JP7487855B2 - Gas Circuit Breaker - Google Patents
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Description
本開示は、アークに吹き付けられた絶縁ガスを冷却する冷却筒を備えたガス遮断器に関するものである。 The present disclosure relates to a gas circuit breaker equipped with a cooling tube that cools the insulating gas sprayed onto the arc.
電力系統には、電流回路を開閉するとともに短絡電流を遮断するガス遮断器が設けられている。ガス遮断器は、落雷等により電力系統に過大な電流が流れる際に、電流回路を開放する。このとき、電流回路の開放部にはアークが発生し、短絡電流が流れる。ガス遮断器は、アークによる短絡電流を遮断するため、放電自体のエネルギーにより生じる高温高速の絶縁ガスをアークに吹き付けることによってアークを消滅させるように構成されている。 Power systems are equipped with gas circuit breakers that open and close current circuits and interrupt short-circuit currents. Gas circuit breakers open the current circuit when excessive current flows through the power system due to lightning strikes or other events. At this time, an arc occurs at the open part of the current circuit, and a short-circuit current flows. In order to interrupt the short-circuit current caused by an arc, gas circuit breakers are configured to extinguish the arc by spraying high-temperature, high-velocity insulating gas, generated by the energy of the discharge itself, onto the arc.
吹き付けられた絶縁ガスはアークにより加熱され高温になる。電圧印加部と接地部の間にガスの温度や量が上昇すると、絶縁破壊を引き起こすことがあるため、ガスの熱を拡散させる必要がある。対策の一つとして、アークを吹き消した後に、高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進する冷却手法が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。The sprayed insulating gas is heated by the arc and reaches a high temperature. If the temperature or amount of gas between the voltage application part and the ground part rises, it may cause insulation breakdown, so it is necessary to diffuse the heat of the gas. One countermeasure is a cooling method that promotes mixing of the high-temperature insulating gas with the surrounding low-temperature gas after blowing out the arc (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、固定アーク接触子の端部と、固定アーク接触子の周辺に配置された固定支えとの間に、撹拌部材として設置されたガイド板によりガス流れの向きを変え、周囲の低温ガスとの混合、冷却を促進するガス遮断器を提案している。
しかしながら、特許文献1に係るガス遮断器では、高温の絶縁ガスの流れ方向において、絶縁ノズルよりも下流側に位置する固定アーク接触子の端部に撹拌部材が設置されている。電流回路の開放により可動アーク接触子と固定アーク接触子が開離した場合、離間した距離の影響で撹拌部材がアークの発生するアーク領域からさらに離れる。つまり、アークを吹き消した後の高温の絶縁ガスは、絶縁ノズルから離れて固定アーク接触子の端部まで、一定の距離を進んだ後に撹拌部材により流れの向きを変えられて撹拌されるため、周囲の低温ガスとの混合が不十分という問題点があった。
本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、特許文献1に係るガス遮断器に比べて、アークに吹き付けた後の絶縁ガスの流れ方向において、よりアーク領域に接近する上流側に撹拌部材を配置することにより、高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進する撹拌効果を高め、高温ガスと周囲の低温ガスとの温度平均化の効率を向上できるガス遮断器を提供する。
However, in the gas circuit breaker of
The present disclosure has been made to solve the problems described above, and provides a gas circuit breaker which, compared to the gas circuit breaker of
本開示に係るガス遮断器は、絶縁ガスが封入された密閉容器と、密閉容器に設けられ、同軸上に対向して接離自在に配置された固定アーク接触子及び可動アーク接触子と、可動アーク接触子と固定アーク接触子の開離時に発生するアークに対して絶縁ガスを吹き付けるガス吹付け機構と、アークが発生するアーク領域を囲むように配置された絶縁ノズルと、絶縁ガスの流れ方向において、絶縁ノズルより下流側に配置され、アークに吹き付けられた前記絶縁ガスを冷却する冷却筒と、冷却筒側に延伸する絶縁ノズルの端部である先端部に取り付けられ、絶縁ガスの流れを分離する撹拌部材を含む撹拌部とを備え、絶縁ノズルは筒状をなしており、撹拌部は、先端部に配置された支持部材と、支持部材より絶縁ノズルの径方向の内側に配置され、周方向に延伸する第1撹拌部材と、第1撹拌部材と支持部材とを連接する第2撹拌部材とを有し、第1撹拌部材と第2撹拌部材とは撹拌部材であり、第1撹拌部材、第2撹拌部材のうち、少なくとも一方は、上流側の端部が絶縁ガスの流れ方向に向かって鋭角をなしている断面を有する。
また、本開示に係るガス遮断器は、絶縁ガスが封入された密閉容器と、密閉容器に設けられ、同軸上に対向して接離自在に配置された固定アーク接触子及び可動アーク接触子と、可動アーク接触子と固定アーク接触子の開離時に発生するアークに対して絶縁ガスを吹き付けるガス吹付け機構と、アークが発生するアーク領域を囲むように配置された絶縁ノズルと、絶縁ガスの流れ方向において、絶縁ノズルより下流側に配置され、アークに吹き付けられた前記絶縁ガスを冷却する冷却筒と、冷却筒側に延伸する絶縁ノズルの端部である先端部に取り付けられ、絶縁ガスの流れを分離する撹拌部材を含む撹拌部とを備え、絶縁ノズルは筒状をなしており、撹拌部は、先端部に配置された支持部材と、支持部材より絶縁ノズルの径方向の内側に配置され、周方向に延伸する第1撹拌部材と、第1撹拌部材と支持部材とを連接する第2撹拌部材とを有し、第1撹拌部材と第2撹拌部材とは撹拌部材であり、第2撹拌部材は第1撹拌部材から支持部材へ径方向に延伸し、絶縁ガスの流れ方向に垂直な断面において、第2撹拌部材の周方向の幅が第1撹拌部材の径方向の幅よりも小さい。
a gas blowing mechanism for blowing insulating gas onto an arc generated when the movable arc contact and the fixed arc contact are separated from each other; an insulating nozzle arranged so as to surround an arc region where an arc is generated; a cooling cylinder arranged downstream of the insulating nozzle in the flow direction of the insulating gas and for cooling the insulating gas blown onto the arc; and a stirring section including a stirring member attached to a tip portion which is an end portion of the insulating nozzle extending toward the cooling cylinder and for separating the flow of the insulating gas , the insulating nozzle being cylindrical in shape, and the stirring section including a support member arranged at the tip portion, a first stirring member arranged radially inward of the insulating nozzle from the support member and extending in the circumferential direction, and a second stirring member connecting the first stirring member and the support member, the first stirring member and the second stirring member being stirring members, and at least one of the first stirring member and the second stirring member has a cross section whose upstream end forms an acute angle toward the flow direction of the insulating gas.
The gas circuit breaker according to the present disclosure includes a sealed container filled with insulating gas, a fixed arc contact and a movable arc contact that are provided in the sealed container and arranged coaxially opposite each other so as to be able to come into contact with and separate from each other, a gas spraying mechanism that sprays insulating gas onto an arc that is generated when the movable arc contact and the fixed arc contact are separated, an insulating nozzle that is arranged so as to surround an arc region where an arc is generated, a cooling cylinder that is arranged downstream of the insulating nozzle in the flow direction of the insulating gas and that cools the insulating gas sprayed onto the arc, and a tip that is an end of the insulating nozzle that extends toward the cooling cylinder. and a stirring section including a stirring member attached to a tip of the insulating nozzle and separating the flow of the insulating gas, the insulating nozzle being cylindrical, and the stirring section having a support member arranged at the tip, a first stirring member arranged radially inward of the insulating nozzle from the support member and extending in a circumferential direction, and a second stirring member connecting the first stirring member and the support member, the first stirring member and the second stirring member being stirring members, the second stirring member extending in the radial direction from the first stirring member to the support member, and in a cross section perpendicular to the flow direction of the insulating gas, the circumferential width of the second stirring member is smaller than the radial width of the first stirring member.
本開示に係るガス遮断器によれば、アーク領域を囲む絶縁ノズルの先端部に撹拌部材を有する撹拌部が取り付けられている。従来技術に比べて、アークに吹き付けた後の絶縁ガスの流れ方向において、よりアーク領域に接近する上流側に撹拌部材が配置されるため、高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進する撹拌効果を高め、高温ガスと周囲の低温ガスとの温度平均化の効率を向上できるガス遮断器を提供する。 In the gas circuit breaker according to the present disclosure, a stirring section having a stirring member is attached to the tip of an insulating nozzle surrounding the arc region. Compared to the conventional technology, the stirring member is positioned upstream closer to the arc region in the flow direction of the insulating gas after being sprayed onto the arc, thereby providing a gas circuit breaker that enhances the stirring effect that promotes mixing of the high-temperature insulating gas with the surrounding low-temperature gas and improves the efficiency of temperature averaging between the high-temperature gas and the surrounding low-temperature gas.
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Note that in each of the following embodiments, similar components are designated by the same reference numerals.
実施の形態1.
実施の形態1に係るガス遮断器について説明する。図1は本開示に係るガス遮断器100の概略構成を示す断面図である。
A gas circuit breaker according to
図1に示すように、ガス遮断器100は、密閉容器1と、密閉容器1の外側に設置された駆動機構部30を有している。密閉容器1には、第1ブッシング導体31を収容する第1ブッシング32と、第2ブッシング導体33を収容する第2ブッシング34と、が設けられている。第1ブッシング導体31及び第2ブッシング導体33は、電流回路の一部を構成している。As shown in Fig. 1, the
密閉容器1には、密閉容器1と電流回路とを絶縁する絶縁ガスが封入されている。絶縁ガスとしては、例えば、空気、圧縮空気、六フッ化硫黄(SF6)、二酸化炭素(CO2)、ヨウ化トリフルオロメタン(CF3I)、窒素(N2)、酸素(O2)、4フッ化メタン(CF4)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)等の単一ガス、又は、これらのガスのうち少なくとも2種類を混合した混合ガスが用いられる。An insulating gas that insulates the sealed
密閉容器1の内部には、電流遮断時に発生するアークを消滅させる消弧装置40と、駆動機構部30から消弧装置40の可動部分に駆動力を伝達するロッド41と、消弧装置40の可動部分の外周を覆う可動側シールド42と、が収容されている。
可動側シールド42は、不図示の金属部品を介して、後述する可動主接触子7及び可動アーク接触子6と電気的に接続されており、可動主接触子7及び可動アーク接触子6と同電位に維持されている。
Inside the sealed
The
図2は、本実施の形態に係るガス遮断器の消弧装置40の構成を示す断面図である。
図2では、可動側シールド42の図示を省略している。
図2と、後述する各図とにおいて、x軸、y軸およびz軸は、互いに垂直な3軸とする。以下の説明において、x軸の方向は消弧装置40の中心軸101を表している。y方向は、例えば、鉛直上下方向を表している。図2には、消弧装置40のxy断面を表している。また、中心軸101に平行な方向(図2の左右方向)を「軸方向」と記し、軸方向に垂直な方向を「径方向」と記す。軸方向の周りの方向は、「周方向」と記す。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of an arc-extinguishing
In FIG. 2, the
In Fig. 2 and the figures described later, the x-axis, y-axis, and z-axis are three axes perpendicular to each other. In the following description, the direction of the x-axis represents the
図2に示すように、消弧装置40は、固定主接触子8、固定アーク接触子11、可動主接触子7及び可動アーク接触子6を有している。固定主接触子8及び固定アーク接触子11は、ガス遮断器100における固定側の接触子である。可動主接触子7及び可動アーク接触子6は、ガス遮断器100における可動側の接触子である。As shown in FIG. 2, the arc
固定主接触子8及び固定アーク接触子11は、いずれも図1に示す第2ブッシング導体33と電気的に接続されている。固定主接触子8は、例えば円筒状の形状を有している。固定アーク接触子11は、例えば棒状の形状を有している。固定主接触子8及び固定アーク接触子11のそれぞれの中心軸は、同軸上に配置されており、図2に示す中心軸101である。固定主接触子8及び固定アーク接触子11は、不図示の金属部品を介して互いに電気的に接続されており、同電位に維持されている。The fixed
可動主接触子7及び可動アーク接触子6は、いずれも図1に示す第1ブッシング導体31と電気的に接続されている。可動主接触子7及び可動アーク接触子6のそれぞれの中心軸は、固定主接触子8及び固定アーク接触子11の中心軸101と同軸上に配置されている。可動アーク接触子6は、図1に示すロッド41を介して駆動機構部30に接続されている。可動主接触子7及び可動アーク接触子6は、ロッド41を介して伝達される駆動力により、後述するパッファシリンダ3及び絶縁ノズル9と一体となって軸方向に沿って進退する。The movable
可動主接触子7は、例えば、固定主接触子8の内周面と接触可能な円環状の形状を有している。図2に示す状態では、可動主接触子7は、固定主接触子8から離れており、固定主接触子8とは電気的に分離されている。つまり、図2に示す状態では、電流回路は開放されている。可動主接触子7が図2中の右方向に移動すると、可動主接触子7は、固定主接触子8に接触し、固定主接触子8と電気的に接続される。これにより、電流回路が閉じられて通電状態となる。
The movable
固定アーク接触子11及び可動アーク接触子6は電気的に接続可能であり、同軸上に対向して接離自在に配置されている。可動アーク接触子6が軸方向に駆動されることにより固定アーク接触子11と接離する。
可動アーク接触子6は、例えば、固定アーク接触子11の外周面と接触可能な円筒状の形状を有している。図2に示す状態では、可動アーク接触子6は、固定アーク接触子11から離れており、固定アーク接触子11とは電気的に分離されている。可動アーク接触子6が図2中の右方向に移動すると、可動アーク接触子6は、固定アーク接触子11に接触し、固定アーク接触子11と電気的に接続される。
The fixed
The
固定アーク接触子11と可動アーク接触子6の開離時にアークが発生する。固定アーク接触子11と可動アーク接触子6との間のアークが発生する領域は図2に示すアーク領域13である。消弧装置40は、アーク領域13に発生したアークに絶縁ガスを吹き付けるガス吹付け機構5を有している。ガス吹付け機構5は、少なくともパッファシリンダ3及びパッファピストン50を有している。An arc occurs when the fixed
パッファシリンダ3は、図1に示すロッド41を中心軸とした円筒状に形成されている。パッファシリンダ3は、可動主接触子7及び可動アーク接触子6と一体となって軸方向に沿って進退するように構成されている。パッファピストン50は、パッファシリンダ3内に挿入されている。パッファピストン50は、絶縁支持部材を用いて密閉容器1に固定されている。パッファピストン50は、パッファシリンダ3の進退に伴い、パッファシリンダ3に対して相対的に進退する。パッファシリンダ3とパッファピストン50とによって囲まれた空間は、パッファ室4となっている。パッファ室4には、密閉容器1内に封入された絶縁ガスが存在している。The
さらに、消弧装置40は、冷却筒10及び絶縁ノズル9を有している。冷却筒10は、アークに吹き付けられて高温となった絶縁ガスを冷却し、冷却した絶縁ガスを密閉容器1内の空間に戻すように構成されている。冷却筒10は、固定主接触子8及び固定アーク接触子11と同電位に維持されている。絶縁ノズル9は、アークに吹き付けられた絶縁ガスを冷却筒10に導くように構成され、軸方向に延伸する筒状をなしている。絶縁ノズル9は、絶縁体により形成されている。絶縁ノズル9は、可動アーク接触子6及び固定アーク接触子11の外周を囲むように配置されている。これにより、アーク領域13は絶縁ノズル9内に位置し、絶縁ノズル9はアーク領域13を囲むように配置されている。
Furthermore, the
本実施の形態では、固定主接触子8、固定アーク接触子11、可動主接触子7、可動アーク接触子6、パッファシリンダ3、パッファピストン50、絶縁ノズル9及び冷却筒10のそれぞれの中心軸は、同軸上に配置されており、図2に示す中心軸101である。In this embodiment, the central axes of the fixed
図2において、アークに吹き付けられて高温となった絶縁ガスの流れ方向は矢印で示す流れ方向2である。以下では、「上流」及び「下流」とは、絶縁ガスの流れ方向2における上流及び下流を意味する。
一般的に、固定アーク接触子11は軸方向に延伸する棒状であり、絶縁ノズル9は軸方向に延伸する筒状である。固定アーク接触子11の外周面である固定アーク接触子外周面111付近では、流れ方向2は、固定アーク接触子外周面111に沿って軸方向に平行している。絶縁ノズル9は、例えば、図2に示すように絶縁ガスの流れ方向2に沿って内径が広くなるように、絶縁ノズル9の内周面となる絶縁ノズル内周面91はテーパ面が形成されている。この場合、絶縁ノズル9の内周面付近の絶縁ガスの流れ方向2は絶縁ノズル内周面91に沿って、軸方向に傾斜しているが、軸方向成分が主となる。
2 , the flow direction of the insulating gas that has been blown by the arc and has become hot is indicated by an arrow in a
In general, the fixed
絶縁ノズル9内のアーク領域13から離れた高温の絶縁ガスは、絶縁ノズル9より下流側に配置された冷却筒10に流れ、冷却筒10にある元の低温ガスと混合する。絶縁ノズル9から冷却筒10へは、絶縁ガスの流路が形成される。絶縁ノズル9は冷却筒10側に延伸する端部である先端部92を有する。The high-temperature insulating gas that leaves the
図2に示すように、絶縁ノズル9の先端部92に、撹拌部12が取り付けられている。撹拌部12は、軸方向に垂直して配置されている。
図3は実施の形態1に係るガス遮断器100における撹拌部12を示す断面図である。図3(a)は図2に破線で囲まれた領域Eの拡大図である。図3(a)には撹拌部12のxy断面を表している。図3(b)には図3(a)におけるA―A線に沿った撹拌部12のyz断面を表している。
2, the stirring
Fig. 3 is a cross-sectional view showing the stirring
図3に示すように、本実施の形態において撹拌部12は軸方向に垂直して先端部92に取り付けられている。軸方向に垂直する撹拌部12のyz断面は、絶縁ガスの流路に垂直な断面である。絶縁ガスの流れ方向2は軸方向と同方向であり、または軸方向成分が主であるに対し、撹拌部12のyz断面は、流れ方向2に垂直な断面とみなす。撹拌部12は、絶縁ガスの流れを分離するように絶縁ガスの流れ方向2に垂直な断面を有する撹拌部材を含む。As shown in FIG. 3, in this embodiment, the stirring
図3(b)に示すように、撹拌部12のyz断面は、径方向に広がる円形である。撹拌部12は、径方向の内側の第1撹拌部材20と、径方向の外側の支持部材22と、第1撹拌部材20と支持部材22とを連接する第2撹拌部材21を有している。As shown in Fig. 3(b), the yz cross section of the stirring
上述したように絶縁ノズル9は軸方向に延伸する筒状であり、支持部材22は、先端部92に配置されている。第1撹拌部材20は、支持部材22より絶縁ノズル9の径方向の内側に配置されている。支持部材22と第1撹拌部材20は、それぞれ周方向に延伸し、環状に形成されている。第2撹拌部材21は第1撹拌部材20と支持部材22を連接するように、第1撹拌部材20から支持部材22へ径方向において放射状に延伸するアームである。As described above, the insulating
撹拌部12は高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進する撹拌効果を有する。高温高速の絶縁ガスは、流れ方向2に進み、撹拌部12の第1撹拌部材20、第2撹拌部材21に衝突して分離される。絶縁ガスは撹拌部12によって流れが変えられ渦が発生する。絶縁ガスの流れが下流に進むにつれて渦の大きさが拡大し、渦でかき混ぜられながら絶縁ノズル9の下流側に配置された冷却筒10へ進む。冷却筒10内において高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合が進むため高温ガスの温度が低下する。第1撹拌部材20と第2撹拌部材21とは、絶縁ガスの流れを分離する撹拌部材であり、高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進するガス流の撹拌手段として機能するものである。The stirring
従来の技術における絶縁ノズルよりも下流側に撹拌部材が設置された構造と比較して、絶縁ノズル9の先端部92に撹拌部12が設置されることにより、可動アーク接触子と固定アーク接触子が離間した距離の影響により撹拌部材がアーク領域からさらに離れることなく、アークを吹き消した後の高温の絶縁ガスを速やかに分離できるため、ガスの混合を促進する撹拌効果が高くなり、ガスの温度を効率的に平均化できる。Compared to a structure in which a stirring member is installed downstream of the insulating nozzle in conventional technology, by installing the stirring
一般的に、軸方向に延伸する筒状の絶縁ノズル9は軸方向に垂直な断面が円形をしている。また、固定アーク接触子11の軸方向に垂直な断面も円形である。この場合、絶縁ノズル9内において絶縁ガスの流速がはやい領域の軸方向に垂直な断面は円形である。本実施の形態では、絶ガスの流れを効率よく分離するため、第1撹拌部材20の軸方向に垂直な断面は円形が好ましい。また、絶縁ノズル9の形状に対応して、先端部92に設置される支持部材22の軸方向に垂直な断面は円形が好ましい。
In general, the cross section perpendicular to the axial direction of the cylindrical insulating
なお、第1撹拌部材20と支持部材22は、それぞれガス流れの撹拌と撹拌部材を支持することが目的であり、断面形状が円形でなくても、それぞれの機能を実現することは可能である。第1撹拌部材20の軸方向に垂直な断面の形状は、例えば、四角形、五角形、六角形、八角形などの多角形であってもよい。第1撹拌部材20は、絶縁ガスの流れ方向2に垂直な断面を有することにより、高温高速の絶縁ガスの流れと衝突するため、絶縁ガスの流れを分離させ、高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進する撹拌効果を奏する。また、支持部材22は、例えば、絶縁ノズル9の先端部92に設置して撹拌部材を支持できるように、周方向に断続的に形成されても良い。The first stirring
また、図3に示す撹拌部12の支持部材22は、絶縁ノズル9よりも外周側に配置されている。具体的に、支持部材22は、絶縁ノズル9の先端部92の外周を覆うように取り付けられている。支持部材22は、先端部92の外径よりも大きな内径を有し、絶縁ノズル9に向かって突出する突出部221を含む。支持部材22のこの構造により、絶縁ノズル9の外周を覆う面積が大きくなり、撹拌部12が絶縁ノズル9に取り付けられる強度を向上でき、組立が簡単である。
In addition, the
なお、支持部材22と絶縁ノズル9とはネジで締結されて良いが、支持部材22と絶縁ノズル9との間に、両者を仲介する板などを挿入しても良い。The
また、第1撹拌部材20、第2撹拌部材21、および支持部材22は、低コスト化のため、鋳物で一体成形されても良く、個々の部品を作製して、ネジなどでくみ上げても良い。
In addition, the first stirring
図4(a)、(b)に、図3に示す撹拌部12の比較例として、撹拌部12a、12bのxy断面構造を示す。
Figures 4 (a) and (b) show the xy cross-sectional structures of stirring
図4(a)に示す比較例1の撹拌部12aが絶縁ノズル9の先端部92に取り付けられているが、撹拌部12aの支持部材22aは、絶縁ノズル9の内周側に先端部92に覆われて設置されている。支持部材22aは、先端部92の内径よりも小さい外径を有し、絶縁ノズル9に向かって突出する突出部222を含む。
比較例1の撹拌部12aも先端部92に取り付けられたため、絶縁ガスの撹拌効果を高めることができる。
4(a) is attached to the
Since the stirring portion 12a of Comparative Example 1 is also attached to the
一方、比較例1の撹拌部12a比べて、図3に示す支持部材22が絶縁ノズル9の外周側に取り付けられた撹拌部12は、絶縁ノズル9内の空間への影響が少ないため、絶縁ガスの流路におけるガス流れに対して抵抗を与えることによって生じる圧力損失を低減できる。On the other hand, compared to the stirring section 12a of Comparative Example 1, the stirring
また、図4(b)に、比較例2として、絶縁ノズル9の先端部92に固定された第2撹拌部材21を有する撹拌部12bを示す。
Figure 4 (b) also shows, as comparison example 2, an
比較例2の撹拌部12bを取り付ける場合、例えば、絶縁ノズル9に第2撹拌部材21を収める切れ込みを加工することにより、第2撹拌部材21が絶縁ノズル9の先端部92と重なり合って、軸方向において絶縁ノズル9の外側に突き出さない状態で設置できる。この場合、撹拌部12bと絶縁ノズル9との嵌合により設置強度が向上できる。また、撹拌部12bにおいて、支持部材22は、例えば、絶縁ノズル9の先端部92の外周を覆うように絶縁ノズル9に向かって突出する突出部221を有しても良い。
比較例2の撹拌部12bも先端部92に取り付けられたため、絶縁ガスの撹拌効果を高めることができる。
When attaching the stirring
Since the stirring
一方、比較例2の場合、絶縁ノズル9と撹拌部12bとが嵌合されるように、切れ込みなどの加工が必要である。このため、比較例2の撹拌部12bに比べて、図3に示す撹拌部12はより簡単に設置でき、加工コストが低い。また、比較例2の撹拌部12bに比べて、図3に示す撹拌部12は軸方向において絶縁ノズル9の外側に位置するため、絶縁ノズル9内の空間への影響が少ないため、絶縁ガスの流路におけるガス流れに対して抵抗を与えることによって生じる圧力損失を低減できる。On the other hand, in the case of Comparative Example 2, processing such as cutting is required so that the insulating
図4(c)に、図3に示す撹拌部12の変形例として、絶縁ノズル9の先端部92に固定された支持部材22を有する撹拌部12cを示す。
絶縁ノズル9の先端部92に撹拌部12cを取り付ける場合、例えば、支持部材22と接触する先端部92の軸方向の表面を平坦面にすることにより、絶縁ノズル9と撹拌部12cとの間の取り付け強度を高めることができる。変形例の撹拌部12cも図3に示す撹拌部12と同様に、絶縁ガスの撹拌効果を高めることができる。
FIG. 4( c ) shows a stirring
When the stirring
実施の形態1に係るガス遮断器によれば、アークが発生するアーク領域を囲むように配置された絶縁ノズルの先端部に撹拌部材を有する撹拌部が配置されている。アークに吹き付けた後の絶縁ガスの流れ方向において、従来技術に比べて、よりアーク領域に接近する上流側に撹拌部材が配置されるため、高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進する撹拌効果を高め、高温ガスと周囲の低温ガスとの温度平均化の効率を向上できるガス遮断器を提供する。
According to the gas circuit breaker of
実施の形態2.
実施の形態2では、本開示の実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を使用し、同一または対応する部分についての説明は省略する。以下、図面を参照して、実施の形態2に係るガス遮断器における撹拌部について説明する。
In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment of the present disclosure are designated by the same reference numerals, and descriptions of the same or corresponding parts are omitted. Hereinafter, the stirring portion in the gas circuit breaker according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.
図5は実施の形態2に係るガス遮断器における撹拌部12を示す断面図である。図5(a)は撹拌部12のxy断面構造を示す。図5(b)には図5(a)におけるA―A線に沿った撹拌部12のyz断面を表している。
Figure 5 is a cross-sectional view showing the stirring
固定アーク接触子外周面111と絶縁ノズル内周面91は、径方向に対向している。図5において、中心線60は、固定アーク接触子外周面111と絶縁ノズル内周面91との径方向の中心位置が流れ方向2における延長線を表す。径方向において、中心線60から絶縁ノズル内周面91までの距離は中心線60から固定アーク接触子外周面111までの距離と同じである。The fixed arc contact outer
実施の形態1と同様に、実施の形態2における撹拌部12も絶縁ノズル9の先端部92に配置されている。実施の形態1に比べて、実施の形態2における撹拌部12では、第1撹拌部材20は中心線60上に位置する。第1撹拌部材20は、少なくとも一部が中心線60に配置されている。As in the first embodiment, the stirring
高温高速の絶縁ガスの流速分布は、アーク領域13の発生個所や絶縁ノズル9の形状によって異なるが、一般的には、固定アーク接触子外周面111と絶縁ノズル内周面91との間において、径方向の中心位置付近で絶縁ガスの流速が最もはやい。絶縁ガスの流速のはやい領域となる中心位置の流れ方向2における延長線上に、第1撹拌部材20が配置されることにより、絶縁ガスの流れがより効率的に分離でき、渦を形成して撹拌効果を促進できる。The flow velocity distribution of the high-temperature, high-velocity insulating gas varies depending on the location of the
実施の形態2に係るガス遮断器によれば、実施の形態1に比べて、高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進する撹拌効果をさらに向上できる。
According to the gas circuit breaker of
実施の形態3
実施の形態3では、本開示の実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を使用し、同一または対応する部分についての説明は省略する。以下、図面を参照して、実施の形態3に係るガス遮断器における撹拌部について説明する。
In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment of the present disclosure are designated by the same reference numerals, and descriptions of the same or corresponding parts are omitted. Hereinafter, a stirring section in a gas circuit breaker according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.
図6は実施の形態3に係るガス遮断器における撹拌部12を示す断面図である。図6(a)は撹拌部12のxy断面構造を示す。図6(b)には図6(a)におけるA―A線に沿った撹拌部12のyz断面を表している。図6(c)、(d)には図6(b)におけるB―B線に沿った第2撹拌部材21のxz断面を表している。
Figure 6 is a cross-sectional view showing the stirring
実施の形態3に係るガス遮断器では、絶縁ガスの流れ方向2において、撹拌部12の第1撹拌部材20、第2撹拌部材21のうち、少なくとも一方は、上流側の端部が流れ方向2に向かって鋭角をなしている断面を有する。In the gas circuit breaker of
固定アーク接触子11の近くに配置された第1撹拌部材20について、図6(a)に示すように、軸方向に平行な断面において、上流側の端部となる第1撹拌部材上流側端部201が流れ方向2に向かって鋭角をなしている。すなわち、第1撹拌部材20の上流側の端部は、径方向の幅が流れ方向2に向かって小さくなるように形成されている。第1撹拌部材20は軸方向に垂直な断面では円環状であるため、周方向に延伸する第1撹拌部材上流側端部201が流れ方向2に向かって鋭角をなしている。
第1撹拌部材20の鋭角となる第1撹拌部材上流側端部201により、低コストでガス流れに対して抵抗を与えることによって生じる圧力損失を低減できる。
6(a), in a cross section parallel to the axial direction, the first agitating member
The acute angle of the
また、第2撹拌部材21について、図6(b)に示すように、第2撹拌部材21は、円環状の第1撹拌部材20と支持部材22を連接するように、径方向に延伸している。この場合、図6(c)に示すように、軸方向に平行な断面において、第2撹拌部材21の上流側の端部となる第2撹拌部材上流側端部211が、流れ方向2に向かって鋭角をなしている。すなわち、第2撹拌部材21の上流側の端部は、周方向の幅が流れ方向2に向かって小さくなるように形成されている。
第2撹拌部材21の鋭角となる第2撹拌部材上流側端部211により、低コストでガス流れに対して抵抗を与えることによって生じる圧力損失を低減できる。
As shown in Fig. 6(b), the second agitating
The acute angle of the
絶縁ガスの流れ方向2は軸方向と同方向であり、または軸方向成分が主であるため、軸方向に平行な断面を流れ方向2に平行な断面とみなす。第1撹拌部材20、第2撹拌部材21のうち、少なくとも一方は、流れ方向2に平行な断面において、上流側の端部が流れ方向2に向かって鋭角をなしている断面を有する。Since the
なお、図6(c)に示す第2撹拌部材21の下流側の端部となる第2撹拌部材下流側端部212に対して、図6(d)に示す第2撹拌部材21のように、下流側の端部が流れ方向2に沿って鋭角をなす第2撹拌部材下流側端部213を有してもよい。これにより、ガス流れに対して抵抗を与えることによって生じる圧力損失を低減できる。
また、第1撹拌部材20についても同様に、上流側の第1撹拌部材上流側端部201に対向する下流側の端部が流れ方向2に沿って鋭角をなしてもよい。
In addition, the second agitating
Similarly, with respect to the first agitating
絶縁ノズル9の先端部92に取り付けられた撹拌部12において、撹拌部材の下流側端部の鋭角形状に関わらず、絶縁ガスの流れが高速であるため、撹拌部材により渦が発生し、高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合が促進できる。In the stirring
実施の形態3に係るガス遮断器によれば、実施の形態1に同様に、絶縁ノズルの先端部に取り付けられた撹拌部は高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進する撹拌効果を向上できる。また、実施の形態1に比べて、低コストでガス流れに対して抵抗を与えることによって生じる圧力損失を低減できる。 According to the gas circuit breaker of the third embodiment, as in the first embodiment, the stirring part attached to the tip of the insulating nozzle can improve the stirring effect that promotes mixing of the high-temperature insulating gas with the surrounding low-temperature gas. In addition, compared to the first embodiment, the pressure loss caused by providing resistance to the gas flow can be reduced at a lower cost.
実施の形態4
実施の形態4では、本開示の実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を使用し、同一または対応する部分についての説明は省略する。以下、図面を参照して、実施の形態4に係るガス遮断器における撹拌部について説明する。
Fourth embodiment
In the fourth embodiment, the same components as those in the first embodiment of the present disclosure are designated by the same reference numerals, and descriptions of the same or corresponding parts are omitted. Hereinafter, a stirring section in a gas circuit breaker according to the fourth embodiment will be described with reference to the drawings.
図7は実施の形態4に係るガス遮断器における撹拌部12を示す断面図である。図7に撹拌部12のxy断面構造を示す。図7に示す撹拌部12では、第1撹拌部材20の上流側の端部における外周径を上流側外周径24で示し、下流側の端部における外周径を下流側外周径25で示す。第1撹拌部材20は、例えば、流れ方向2に延伸する筒状である場合、上流側外周径24と下流側外周径25は、それぞれ上流側端部、下流側端部の外周面の直径である。
Figure 7 is a cross-sectional view showing the stirring
実施の形態4に係るガス遮断器における撹拌部12では、絶縁ガスの流れ方向2において、第1撹拌部材20の下流側外周径25が、上流側外周径24より大きい。これにより、図7に示すように、絶縁ガスの流れ方向2が流れ方向2aへと絶縁ノズル9の外側へ広がって進む。
実施の形態3における撹拌部12により、実施の形態1に比べて、高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進する撹拌効果がさらに向上できる。
In the stirring
Compared to the first embodiment, the stirring
実施の形態5
実施の形態5では、本開示の実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を使用し、同一または対応する部分についての説明は省略する。以下、図面を参照して、実施の形態5に係るガス遮断器における撹拌部について説明する。
Fifth embodiment
In the fifth embodiment, the same components as those in the first embodiment of the present disclosure are designated by the same reference numerals, and descriptions of the same or corresponding parts are omitted. Hereinafter, the stirring portion in the gas circuit breaker according to the fifth embodiment will be described with reference to the drawings.
図8(a)、(b)は実施の形態5に係るガス遮断器における撹拌部12、12dをそれぞれ示す断面図である。図8(a)、(b)に撹拌部12、12dのyz断面構造を示す。撹拌部のyz断面は、絶縁ガスの流れ方向2に垂直な断面とみなし、図8(a)、(b)は撹拌部12、12dの流れ方向2に垂直な断面図でもある。
Figures 8(a) and (b) are cross-sectional views showing the stirring
実施の形態5に係るガス遮断器における撹拌部12では、流れ方向2に垂直な断面において、第2撹拌部材21の周方向の幅が、第1撹拌部材20の径方向の幅よりも小さい。In the stirring
図8(a)に示す撹拌部12において、第1撹拌部材20は周方向に延伸する円環状であり、第2撹拌部材21は、軸方向を中心に第1撹拌部材20から支持部材22まで径方向に延伸している。この構造により、第2撹拌部材21に比べて、第1撹拌部材20の絶縁ガスに対する撹拌効果がより高い。第2撹拌部材21は、第1撹拌部材20と支持部材22とを連接する連接部品であり、強度が許す限り細くする方が好ましい。図8(a)に示すように、第2撹拌部材21の周方向の幅となる第2撹拌部材幅26が、第1撹拌部材20の径方向の幅となる第1撹拌部材幅27よりも小さい。これにより、ガス流れに対して抵抗を与えることによって生じる圧力損失を低減できる。In the stirring
また、図8(b)に示す撹拌部12dにおいて、第2撹拌部材21の第2撹拌部材幅26が第1撹拌部材20の第1撹拌部材幅27幅よりも小さく、さらに、図8(a)に示す撹拌部12に比べて、図8(b)に示す撹拌部12dの第2撹拌部材21の本数が少ない。第2撹拌部材21は連接部品として、強度が許す限り本数を減らして、ガスが流れる時の圧力損失を低減させる方が好ましい。
In addition, in the
また、例えば、流れ方向2に垂直な断面に占める第1撹拌部材20の断面積の割合に比べて、第2撹拌部材21の合計断面積の割合を減らすことにより、ガス流れに対して抵抗を与えることによって生じる圧力損失を低減することも可能である。
It is also possible to reduce the pressure loss caused by resistance to the gas flow, for example, by reducing the proportion of the total cross-sectional area of the second stirring
実施の形態5に係るガス遮断器によれば、実施の形態1に同様に、絶縁ノズルの先端部に取り付けられた撹拌部は高温の絶縁ガスと周囲の低温ガスとの混合を促進する撹拌効果を向上できる。また、実施の形態1に比べて、実施の形態5において、第2撹拌部材の幅、本数または断面積を減らすことにより、ガス流れに対して抵抗を与えることによって生じる圧力損失を低減できる。
According to the gas circuit breaker of
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 Note that the configurations shown in the above embodiments are merely examples of the contents of the present disclosure, and may be combined with other known technologies, and parts of the configurations may be omitted or modified without departing from the gist of the present disclosure.
1 密閉容器、2 流れ方向、3 パッファシリンダ、4 パッファ室、5 ガス吹付け機構、6 可動アーク接触子、7 可動主接触子、8 固定主接触子、9 絶縁ノズル、91 絶縁ノズル内周面、92 先端部、10 冷却筒、11 固定アーク接触子、111 固定アーク接触子外周面、12、12a、12b、12c、12d 撹拌部、13 アーク領域、20 第1撹拌部材、21 第2撹拌部材、22 支持部材、201、第1撹拌部材上流側端部、211 第2撹拌部材上流側端部、212、213 第2撹拌部材下流側端部、24 上流側外周径、25 下流側外周径、26 第2撹拌部材幅、27 第1撹拌部材幅、30 駆動機構部、31 第1ブッシング導体、32 第1ブッシング、33 第2ブッシング導体、34 第2ブッシング、40 消弧装置、41 ロッド、42 可動側シールド、50 パッファピストン、100 ガス遮断器1 sealed container, 2 flow direction, 3 puffer cylinder, 4 puffer chamber, 5 gas blowing mechanism, 6 movable arc contact, 7 movable main contact, 8 fixed main contact, 9 insulating nozzle, 91 insulating nozzle inner surface, 92 tip, 10 cooling cylinder, 11 fixed arc contact, 111 fixed arc contact outer surface, 12, 12a, 12b, 12c, 12d stirring section, 13 arc region, 20 first stirring member, 21 second stirring member, 22 support member, 201, first stirring member upstream end, 211 second stirring member upstream end, 212, 213 second stirring member downstream end, 24 upstream outer diameter, 25 downstream outer diameter, 26 second stirring member width, 27 first stirring member width, 30 drive mechanism, 31 first bushing conductor, 32 first bushing, 33 second bushing conductor, 34 Second bushing, 40 arc extinguishing device, 41 rod, 42 movable shield, 50 puffer piston, 100 gas circuit breaker
Claims (6)
前記密閉容器に設けられ、同軸上に対向して接離自在に配置された固定アーク接触子及び可動アーク接触子と、
前記可動アーク接触子と前記固定アーク接触子の開離時に発生するアークに対して前記絶縁ガスを吹き付けるガス吹付け機構と、
前記アークが発生するアーク領域を囲むように配置された絶縁ノズルと、
前記絶縁ガスの流れ方向において、前記絶縁ノズルより下流側に配置され、前記アークに吹き付けられた前記絶縁ガスを冷却する冷却筒と、
前記冷却筒側に延伸する前記絶縁ノズルの端部である先端部に取り付けられ、前記絶縁ガスの流れを分離する撹拌部材を含む撹拌部と、
を備え、
前記絶縁ノズルは筒状をなしており、
前記撹拌部は、
前記先端部に配置された支持部材と、
前記支持部材より前記絶縁ノズルの径方向の内側に配置され、周方向に延伸する第1撹拌部材と、
前記第1撹拌部材と前記支持部材とを連接する第2撹拌部材とを有し、
前記第1撹拌部材と前記第2撹拌部材とは前記撹拌部材であり、
前記第1撹拌部材、前記第2撹拌部材のうち、少なくとも一方は、上流側の端部が前記絶縁ガスの流れ方向に向かって鋭角をなしている断面を有するガス遮断器。 A sealed container filled with an insulating gas;
A fixed arc contact and a movable arc contact are provided in the sealed container and are arranged coaxially opposite to each other so as to be freely contactable and detachable;
a gas blowing mechanism that blows the insulating gas against an arc that is generated when the movable arc contact and the fixed arc contact are separated from each other;
an insulating nozzle disposed to surround an arc region where the arc occurs;
a cooling cylinder disposed downstream of the insulating nozzle in a flow direction of the insulating gas, the cooling cylinder cooling the insulating gas sprayed onto the arc;
a stirring unit that is attached to a tip portion that is an end portion of the insulating nozzle extending toward the cooling cylinder and includes a stirring member that separates the flow of the insulating gas;
Equipped with
The insulating nozzle is cylindrical,
The stirring unit includes:
A support member disposed at the tip portion;
a first stirring member disposed radially inward of the insulating nozzle relative to the support member and extending in a circumferential direction;
a second agitating member connecting the first agitating member and the support member;
the first agitating member and the second agitating member are the agitating members,
At least one of the first stirring member and the second stirring member has a cross section whose upstream end forms an acute angle toward the flow direction of the insulating gas .
前記密閉容器に設けられ、同軸上に対向して接離自在に配置された固定アーク接触子及び可動アーク接触子と、
前記可動アーク接触子と前記固定アーク接触子の開離時に発生するアークに対して前記絶縁ガスを吹き付けるガス吹付け機構と、
前記アークが発生するアーク領域を囲むように配置された絶縁ノズルと、
前記絶縁ガスの流れ方向において、前記絶縁ノズルより下流側に配置され、前記アークに吹き付けられた前記絶縁ガスを冷却する冷却筒と、
前記冷却筒側に延伸する前記絶縁ノズルの端部である先端部に取り付けられ、前記絶縁ガスの流れを分離する撹拌部材を含む撹拌部と、
を備え、
前記絶縁ノズルは筒状をなしており、
前記撹拌部は、
前記先端部に配置された支持部材と、
前記支持部材より前記絶縁ノズルの径方向の内側に配置され、周方向に延伸する第1撹拌部材と、
前記第1撹拌部材と前記支持部材とを連接する第2撹拌部材とを有し、
前記第1撹拌部材と前記第2撹拌部材とは前記撹拌部材であり、
前記第2撹拌部材は前記第1撹拌部材から前記支持部材へ径方向に延伸し、
前記絶縁ガスの流れ方向に垂直な断面において、前記第2撹拌部材の周方向の幅が前記第1撹拌部材の径方向の幅よりも小さいガス遮断器。 A sealed container filled with insulating gas;
A fixed arc contact and a movable arc contact are provided in the sealed container and are arranged coaxially opposite to each other so as to be freely contactable and detachable;
a gas blowing mechanism that blows the insulating gas against an arc that is generated when the movable arc contact and the fixed arc contact are separated from each other;
an insulating nozzle disposed to surround an arc region where the arc occurs;
a cooling cylinder disposed downstream of the insulating nozzle in a flow direction of the insulating gas, the cooling cylinder cooling the insulating gas sprayed onto the arc;
a stirring unit that is attached to a tip portion that is an end portion of the insulating nozzle extending toward the cooling cylinder and includes a stirring member that separates the flow of the insulating gas;
Equipped with
The insulating nozzle is cylindrical,
The stirring unit includes:
A support member disposed at the tip portion;
a first stirring member disposed radially inward of the insulating nozzle relative to the support member and extending in a circumferential direction;
a second stirring member connecting the first stirring member and the support member;
the first agitating member and the second agitating member are the agitating members,
the second agitating member extends radially from the first agitating member to the support member;
a circumferential width of the second stirring member being smaller than a radial width of the first stirring member in a cross section perpendicular to a flow direction of the insulating gas ;
前記固定アーク接触子の外周面と前記絶縁ノズルの内周面との前記径方向の中心位置の前記絶縁ガスの流れ方向における延長線上に位置することを特徴とする請求項1または2に記載のガス遮断器。 The first stirring member is
3. The gas circuit breaker according to claim 1 , wherein the insulating nozzle is located on an extension line of a radial center position between an outer circumferential surface of the fixed arc contact and an inner circumferential surface of the insulating nozzle in a flow direction of the insulating gas.
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